RU2091952C1 - Gear grounding neutral of transformer - Google Patents
Gear grounding neutral of transformer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2091952C1 RU2091952C1 SU4866133A RU2091952C1 RU 2091952 C1 RU2091952 C1 RU 2091952C1 SU 4866133 A SU4866133 A SU 4866133A RU 2091952 C1 RU2091952 C1 RU 2091952C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- neutral
- resistor installation
- resistor
- ground
- parts
- Prior art date
Links
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрических сетях высокого напряжения. The invention relates to electrical engineering and can be used in high voltage electrical networks.
Известны устройства для заземления нейтрали трансформаторов, содержащие реакторы и резисторы, присоединенные одним своим выводом к централи трансформаторов, а другим к земле [1-4] Такие устройства увеличивают сопротивление нулевой последовательности по сравнению со случаем глухого заземления нейтрали, благодаря чему уменьшается величина аварийного тока при однофазных коротких замыканиях. Резисторы, содержащиеся в этих устройствах, увеличивают отношение активной составляющей сопротивления нулевой последовательности к его реактивной составляющей, благодаря чему ускоряется затухание аварийного процесса. Однако, резисторы чувствительны к токовым перегрузкам, при которых они перегреваются и могут повредиться. Known devices for grounding the neutral of transformers, containing reactors and resistors connected with one terminal to the center of the transformers, and the other to the ground [1-4] Such devices increase the resistance of the zero sequence compared to the case of neutral neutral grounding, thereby reducing the magnitude of the emergency current when single-phase short circuits. The resistors contained in these devices increase the ratio of the active component of the resistance of the zero sequence to its reactive component, thereby accelerating the attenuation of the emergency process. However, resistors are sensitive to current overloads, during which they overheat and can be damaged.
Известны технические решения, в которых при возникновении больших перенапряжений в нейтрали, а следовательно и токов через устройство заземления, сопротивление заземления нейтрали шунтируется разрядником, который принимает на себя этот ток, снимая перегрузку по току с элементов устройств заземления, в том числе и с резисторов [2, 3] Таким разрядником можно снимать кратковременные перегрузки, возникшие, например, при грозовых или коммутационных перенапряжениях. Known technical solutions in which when large overvoltages occur in the neutral, and therefore currents through the grounding device, the neutral grounding resistance is shunted by the arrester, which accepts this current, removing current overload from the elements of the grounding devices, including resistors [ 2, 3] With such a spark gap, it is possible to remove short-term overloads that have arisen, for example, during lightning or switching overvoltages.
В качестве прототипа принимается устройство для заземления нейтрали трансформаторов [4 c.8] содержащее реактор, резисторную установку, разрядник и коммутационный аппарат (разъединитель) соединенные параллельно и подключенные одним своим выводом к нейтрали трансформаторов, а другим к земле. As a prototype, a device for grounding the neutral of transformers [4 c.8] is taken, which contains a reactor, a resistor installation, a spark gap, and a switching device (disconnector) connected in parallel and connected with one terminal to the neutral of the transformers and the other to the ground.
Прототип, как и другие аналоги, увеличивает сопротивление нулевой последовательности по сравнению со случаем глухого заземления нейтрали, а также отношение активной составляющей этого сопротивления к его реактивной составляющей, благодаря чему уменьшается величина тока однофазного короткого замыкания и ускоряется его затухание. The prototype, like other analogues, increases the resistance of the zero sequence in comparison with the case of neutral neutral grounding, as well as the ratio of the active component of this resistance to its reactive component, thereby reducing the current of a single-phase short circuit and accelerating its attenuation.
Недостатком устройства-прототипа является малая перегрузочная способность, которая определяется предельно допустимым перегревом резисторной установки. Малая перегрузочная способность может привести к выходу из строя этого устройства во время перегрузок. Указанный недостаток особенно сильно проявляется во время некоторых аномальных природных явлений геомагнитных бурь и погодных условий, вызывающих наиболее интенсивное коронирование проводов, поскольку при этих явлениях в электрических сетях возникают дополнительные источники 3-ей гармоники тока, имеющие нулевую последовательность и увеличивающие токовую нагрузку устройств заземления нейтралей по сравнению с нормальными условиями (т.е. условиями, когда нет ни магнитных бурь, ни повышение коронообразования на проводах). Описанные аномальные природные явления продолжаются десятки часов подряд. Поэтому вызываемые ими перегрузки устройств заземления нейтралей и снижение надежности этих устройств нельзя предотвратить разрядниками. The disadvantage of the prototype device is its low overload capacity, which is determined by the maximum permissible overheating of the resistor installation. Low overload capacity can cause this device to fail during overloads. This drawback is especially pronounced during some anomalous natural phenomena of geomagnetic storms and weather conditions, causing the most intense corona wire, because with these phenomena in the electrical networks there are additional sources of 3rd harmonic current, having a zero sequence and increasing the current load of the neutral grounding devices by compared with normal conditions (i.e., conditions when there are no magnetic storms, or an increase in corona formation on the wires). The described abnormal natural phenomena last dozens of hours in a row. Therefore, they cause overloads of neutral grounding devices and a decrease in the reliability of these devices cannot be prevented by arresters.
Цель изобретения повышение надежности устройства. The purpose of the invention is to increase the reliability of the device.
Поставленная цель достигается в устройстве для заземления нейтрали трансформаторов, содержащем резисторную установку, подключенную одним своим внешним выводом к земле, а другим к нейтрали силовых трансформаторов, и коммутационные аппараты, благодаря тому, что его резисторная установка выполнена из нечетного числа последовательно соединенных частей не меньше трех (N≥3), присоединенных через коммутационные аппараты одним своим выводом к земле, а другим к нейтрали трансформаторов, причем коммутационные аппараты объединены в две группы одну, в которой каждый аппарат одним своим выводом подключен к земле, а другим к четным, считая от земли, точкам соединения последовательных частей резисторной установки, и вторую группу, в которой каждый аппарат одним своим выводом подключен к нейтрали силовых трансформаторов, а другим к нечетным точкам соединения последовательных частей резисторной установки, а активное сопротивление каждой части резисторной установки меньше, чем эквивалентное сопротивление всей внешней цепи со стороны точек присоединения этой установки. This goal is achieved in a device for grounding the neutral of transformers, containing a resistor installation connected by one of its external output to the ground, and the other to the neutral of power transformers, and switching devices, due to the fact that its resistor installation is made of an odd number of series-connected parts of at least three (N≥3) connected through switching devices with one of its output to the ground, and the other to the neutral of transformers, and switching devices are combined in two groups of the bottom, in which each device with one output is connected to the ground, and the other to even points, counting from the ground, of the connection points of the serial parts of the resistor installation, and the second group, in which each device with one output is connected to the neutral of the power transformers, and the other to the odd the connection points of the serial parts of the resistor installation, and the active resistance of each part of the resistor installation is less than the equivalent resistance of the entire external circuit from the connection points of this installation.
Сущность изобретения состоит в том, что устройство позволяет при токовых перегрузках производить такие переключения, которые при предлагаемом соотношении между сопротивлениями резисторной установки и внешней цепи приводят к уменьшению тока, протекающего через каждую часть резисторной установки, и выделяемой в них мощности. В результате этого снижается температура резисторной установки, что увеличивает перегрузочную способность и надежность всего устройства. Таким образом, предлагаемые отличительные признаки устройства являются существенными для достижения цели. The essence of the invention lies in the fact that the device allows for current overloads to make such switches that, with the proposed ratio between the resistances of the resistor installation and the external circuit, reduce the current flowing through each part of the resistor installation and the power allocated to them. As a result, the temperature of the resistor installation decreases, which increases the overload capacity and reliability of the entire device. Thus, the proposed distinctive features of the device are essential to achieve the goal.
Кроме того, для достижения цели существенно, что описанные перегрузки относятся к числу редких явлений, при которых допускается временная работа с уменьшенным сопротивлением нулевой последовательности. In addition, to achieve the goal, it is essential that the described overloads are among the rare phenomena in which temporary operation with reduced zero-sequence resistance is allowed.
На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. The drawing shows a diagram of the proposed device.
Резисторная установка 1 выполнена из нечетного числа N≥3, например N=5, последовательно соединенных частей 2. Одним своим внешним выводом 3 эта установка подключена к земле, а другим внешним выводом 4 к нейтрали силовых трансформаторов 5. Каждый из коммутационных аппаратов первой группы 6 одним своим выводом подключен к земле, а другим к источникам А соединения последовательных частей резисторной установки, имеющим четные, считая от земли, номера. Каждый из коммутационных аппаратов второй группы 7 одним своим выводом подключен к нейтрали силовых трансформаторов, а другим к точкам В соединения последовательных частей резисторной установки, имеющим нечетные номера. Параллельно резисторной установке может быть включен реактор 8, разрядник 9 и коммутационный аппарат 10, шунтирующий все устройство. Resistor installation 1 is made of an odd number N≥3, for example N = 5, series-connected parts 2. One of its external output 3 is connected to ground, and the other external output 4 to the neutral of power transformers 5. Each of the switching devices of the first group 6 one of its conclusions is connected to the ground, and the other to sources A of the connection of the serial parts of the resistor installation, which have even numbers from the ground. Each of the switching devices of the second group 7 with one of its outputs connected to the neutral of the power transformers, and the other to the points In the connection of serial parts of the resistor installation, having odd numbers. In parallel with the resistor installation, a reactor 8, a spark gap 9, and a switching device 10 that shunts the entire device can be switched on.
Работа устройства заключается в следующем. The operation of the device is as follows.
В нормальных условиях, когда ток, протекающий через резисторную установку, меньше допустимого, коммутационные аппараты отключены. При этом все части резисторной установки являются последовательно соединенными и обтекаются общим током. В случае возникновения аномальных явлений, когда ток, протекающий через резисторную установку, становится больше допустимого, коммутационные аппараты включаются. При этом все части резисторной установки оказываются параллельно соединенными и каждая часть обтекается лишь долей общего тока резисторной установки. Включение и отключение коммутационных аппаратов производится в зависимости от регистрируемого на подстанции тока устройства. Обе эти операции производятся без разрыва цепи заземления нейтрали вручную или автоматически. Under normal conditions, when the current flowing through the resistor installation is less than permissible, the switching devices are turned off. In this case, all parts of the resistor installation are connected in series and streamlined by a common current. In the event of abnormal phenomena, when the current flowing through the resistor installation becomes more than permissible, the switching devices are turned on. In this case, all parts of the resistor installation turn out to be connected in parallel and each part is streamlined only by a fraction of the total current of the resistor installation. Switching devices on and off is performed depending on the current of the device registered at the substation. Both of these operations are performed without breaking the neutral ground circuit manually or automatically.
Все внешние цепи устройства по отношению к резисторной установке являются двухполюсником с эквивалентной электродвижущей силой (э.д.с.) Eэ и эквивалентным сопротивлением Zэ. Мощность (P), выделяемая в резисторной установке, будет зависеть от количества последовательных частей резисторной установки (N) и соотношения между величинами сопротивления r каждой части этой установки и эквивалентного сопротивления Zэ внешней цепи. Покажем, что при перегрузках мощность, выделяемая в резисторной установке предлагаемого устройства, меньше, чем в резисторной установке прототипа.All external circuits of the device with respect to the resistor installation are bipolar with an equivalent electromotive force (emf) E e and an equivalent resistance Z e . The power (P) allocated in the resistor installation will depend on the number of consecutive parts of the resistor installation (N) and the ratio between the resistance values r of each part of this installation and the equivalent resistance Z e of the external circuit. We show that during overloads, the power allocated in the resistor installation of the proposed device is less than in the resistor installation of the prototype.
Мощность, выделяемая в резисторной установке устройства при нормальных условиях работы
Мощность, выделяемая в резисторной установке устройства при перегрузках по току
Мощность, выделяемая в резисторной установке прототипа при нормальных условиях и перегрузках
где R сопротивление резисторной установки прототипа.The power released in the resistor installation of the device under normal operating conditions
Power released in the resistor installation of the device during overcurrent
The power released in the resistor installation of the prototype under normal conditions and overload
where R is the resistance of the resistor installation of the prototype.
Учитывая, что R r•N, имеет следующее соотношение между мощностями, выделяемыми в резисторных установках предлагаемого устройства и прототипа. Given that R r • N, has the following relationship between the powers allocated in the resistor installations of the proposed device and the prototype.
При нормальных условиях:
При перегрузках
Поскольку согласно изобретению r<Zэ, то из последнего соотношения получаем, что мощность, выделяемая при перегрузках в резисторной установке предлагаемого устройства меньше, чем в прототипе, а именно:
При N≥3 и 
At overloads
Since according to the invention r <Z e , then from the last relation we get that the power released during overloads in the resistor installation of the proposed device is less than in the prototype, namely:
At N≥3 and
С ростом величины N и уменьшением отношения 
With an increase in N and a decrease in the ratio
В качестве примера конкретного выполнения изобретения рассмотрено устройство, которое предлагается осуществить на Выборгской преобразовательной подстанции, связывающей энергосистемы СССР и Финляндии. В соответствии с требованиями со стороны энергосистемы Финляндии сопротивление нулевой последовательности на шинах подстанции должно быть не менее 100 Ом в нормальных условиях, не менее 25 Ом в случаях возникновения аномальных явлений. Согласно изобретению предлагается осуществить на Выборгской подстанции устройство, содержащее бетэловую резисторную установку из 5 последовательно соединенных частей и две группы коммутационных аппаратов по два коммутационных аппарата в каждой группе. Бетэловая резисторная установка одним своим внешним выводом должна быть подключена к земле, а другим к нейтрали силовых инверторных трансформаторов. Коммутационные аппараты первой группы одним своим выводом должны быть присоединены к земле, а другим к четным, считая от земли, точкам соединения последовательных частей резисторной установки. Коммутационные аппараты второй группы одним своим выводом должны быть присоединены к нейтрали силовых инверторных трансформаторов, а другим к нечетным точкам соединения последовательных частей резисторной установки. В нормальных условиях сопротивление резисторной установки составляет R 190 Ом, длительно допустимый ток 10 А, а ее фактический ток не превышает 3-4 А. As an example of a specific embodiment of the invention, a device is proposed that is proposed to be implemented at the Vyborg converter substation connecting the power systems of the USSR and Finland. In accordance with the requirements of the Finnish power system, the zero-sequence resistance on the substation's tires must be at least 100 Ohms in normal conditions, at least 25 Ohms in cases of abnormal phenomena. According to the invention, it is proposed to implement at the Vyborg substation a device comprising a betel resistor installation of 5 series-connected parts and two groups of switching devices, two switching devices in each group. Betel resistor installation with one of its external output must be connected to the ground, and the other to the neutral of the power inverter transformers. The switching devices of the first group with one of their conclusions should be connected to the ground, and the other to the even, counting from the ground, points of connection of the serial parts of the resistor installation. The switching devices of the second group with one of their outputs should be connected to the neutral of the power inverter transformers, and the other to the odd points of connection of the serial parts of the resistor installation. Under normal conditions, the resistance of the resistor installation is R 190 Ohm, the long-term allowable current is 10 A, and its actual current does not exceed 3-4 A.
Во время аномальных явлений, например, при интенсивном коронировании, по многолетним наблюдениям ток нейтрали трансформатора увеличивается до 30-40 А. Весь этот ток протекает через резисторную установку для заземления нейтрали трансформаторов. Связанные с этим перегревы могут приводить к повреждению известных устройств, в том числе устройства по прототипу. Предлагаемое устройство вполне допускает такую перегрузку по току, т.к. мощность, выделяемая в ее резисторной установке, как было показано выше, значительно уменьшается благодаря предлагаемым отличительным признакам. Следовательно, отсутствует перегрев и повреждения, связанные с ними. Увеличивается надежность устройства. During abnormal phenomena, for example, during intensive coronation, according to many years of observation, the transformer neutral current increases to 30-40 A. All this current flows through a resistor installation to ground the transformer neutral. Overheating associated with this can lead to damage to known devices, including the prototype device. The proposed device allows for such an overcurrent, as the power released in its resistor installation, as shown above, is significantly reduced due to the proposed distinguishing features. Therefore, there is no overheating and damage associated with them. The reliability of the device increases.
Для оценки экономической эффективности предлагаемого устройства необходимо исходить из того, что для предотвращения перегрузов и повреждений резисторной установки известного устройства прототипа, она должна иметь номинальный ток не меньше 40 А, что соответствует номинальной мощности:
402•190•10-3=304 кВт.To assess the economic efficiency of the proposed device, it is necessary to proceed from the fact that to prevent overloads and damage to the resistor installation of the known prototype device, it must have a rated current of at least 40 A, which corresponds to the rated power:
40 2 • 190 • 10 -3 = 304 kW.
В предлагаемом устройстве каждая часть резисторной установки может иметь номинальный ток 10 А при расчете с большим запасом. Номинальная мощность резисторной установки а предлагаемом устройстве составит:
102•190•10-3=19 кВт.In the proposed device, each part of the resistor installation can have a nominal current of 10 A when calculating with a large margin. The rated power of the resistor installation and the proposed device will be:
10 2 • 190 • 10 -3 = 19 kW.
Таким образом, номинальная мощность резисторной установки может быть снижена благодаря изобретению на 285 кВт, что дает возможность использовать резисторную установку значительно меньших габаритов и меньшей стоимости при соответствии всем требованиям энергосистемы по ограничению тока однофазного короткого замыкания. Стоимость дополнительно устанавливаемых согласно изобретению коммутационных аппаратов несравнимо меньше экономии, получаемой вследствие снижения мощности резисторной установки. Thus, the nominal power of the resistor installation can be reduced by 285 kW thanks to the invention, which makes it possible to use the resistor installation of much smaller dimensions and lower cost, while meeting all the requirements of the power system for limiting the current of a single-phase short circuit. The cost of the switching apparatuses additionally installed according to the invention is incomparably less than the savings resulting from a decrease in the power of the resistor installation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4866133 RU2091952C1 (en) | 1990-09-13 | 1990-09-13 | Gear grounding neutral of transformer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4866133 RU2091952C1 (en) | 1990-09-13 | 1990-09-13 | Gear grounding neutral of transformer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2091952C1 true RU2091952C1 (en) | 1997-09-27 |
Family
ID=21536001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4866133 RU2091952C1 (en) | 1990-09-13 | 1990-09-13 | Gear grounding neutral of transformer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2091952C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2563342C1 (en) * | 2014-02-26 | 2015-09-20 | Алексей Алексеевич Кувшинов | Active earthing method for power transformer neutral line |
-
1990
- 1990-09-13 RU SU4866133 patent/RU2091952C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Черногубовский З.П. Заземление нейтралей высоковольтных электрических систем за рубежом. Энергохозяйство за рубежом, 1972, N 5. 2. Авторское свидетельство СССР N 445094, кл. H 02 H 1/02, 1973. 3. Авторское свидетельство СССР N 907682, кл. H 02 H 9/00, 1980. 4. Министерство энергетики и электрификации СССР. Главное техническое управление по эксплуатации энергосистем. Руководящие указания по ограниченю токов однофазных коротких замыканий в электрических сетях 110 - 220 кВ энергосистем. СПО "Союзтехэнерго", 1985. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2563342C1 (en) * | 2014-02-26 | 2015-09-20 | Алексей Алексеевич Кувшинов | Active earthing method for power transformer neutral line |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0165347B1 (en) | Protection circuit for a power distribution system | |
| US20090154034A1 (en) | Motor drive with low leakage surge protection | |
| EP0433329B1 (en) | Apparatus suitable for use in protecting electrical installations from transients | |
| RU2091952C1 (en) | Gear grounding neutral of transformer | |
| US5353186A (en) | Reactor switch | |
| JPS59220017A (en) | Surge absorber for transformer | |
| EP0902998B1 (en) | Transformer with protection device | |
| US4340921A (en) | HVDC Power transmission system with metallic return conductor | |
| EP0004348B1 (en) | Lightning arrester device for power transmission line | |
| SU892572A1 (en) | Device for earthing transformer neutral wire | |
| RU2040841C1 (en) | Device for deep clipping overvoltage in distributing electric power device having insulated or compensated neutral wire | |
| Niebuhr | Application of metal-oxide-varistor surge arresters on distribution systems | |
| RU2085002C1 (en) | Limiter of internal overvoltages | |
| SU1594643A1 (en) | Device for limiting shorting currents and overvoltages | |
| RU2110878C1 (en) | Power supply mains with low ground-fault current | |
| CN116191350A (en) | Overvoltage protection circuit based on multi-characteristic nonlinear resistor disc combination | |
| Ehtishaan et al. | Role of Surge Arrestors in Electrical Power Systems | |
| SU743111A1 (en) | Method of selective disconnection of ac mains | |
| JPH02297874A (en) | Lightning-proof terminal table | |
| JP2951046B2 (en) | Lightning arrester with air discharge gap | |
| SU1120448A1 (en) | Device for protecting high-voltage switch-gear against overvoltage | |
| CN114362230A (en) | Multi-transformer parallel flexible direct current converter station sharing grounding device and switching method thereof | |
| RU24893U1 (en) | NEUTRAL PARTIAL EARTHING COMPARTMENT CABINET | |
| RU2208888C1 (en) | Electrical equipment overvoltage protective gear | |
| PL144952B2 (en) | Switching surge limiting circuit for three-phase induction networks |